JP2012026337A - スタータ - Google Patents

Abstract

【課題】リングギヤにピニオンを確実に噛み込ませることが可能で、かつピニオンの摩耗による寿命低下を抑制することができるスタータを提供する。
【解決手段】モータ部３と、モータ部３の回転力を受けて回転する出力軸４と、出力軸４に、相対回転不能、かつ軸方向にスライド移動可能に設けられ、エンジンのリングギヤ２３に噛合可能なピニオン７４を有するピニオン機構７０と、モータ部３への通電、遮断を行うと共に、ピニオン機構７０にリングギヤ２３側に向かって押圧力を付勢する電磁装置９とを備えたスタータ１であって、ピニオン機構７０は、押圧力を受けて出力軸４に沿ってスライド移動するピニオンインナ７１を有し、このピニオンインナ７１にピニオン７４がヘリカルスプライン嵌合され、ピニオンインナ７１に対してピニオン７４が軸方向に移動可能に設けられている。
【選択図】図１

Description

この発明は、例えば、自動車に搭載されるスタータに関するものである。

自動車の始動用に用いられるスタータは、電動機（モータ）と、この電動機の回転軸と同軸上に配置された出力軸と、この出力軸に沿って移動可能に設けられ、エンジンのリングギヤに噛合うピニオンと、ピニオンをリングギヤ側に向かって押出す電磁装置（電磁スイッチ）とを備えている。
電磁装置は、通電されることにより磁路を形成する励磁コイルと、この励磁コイルに吸引されて移動するプランジャとを備えている。一方、ピニオンは、クラッチを介して出力軸にヘリカルスプライン嵌合されている。

このような構成のもと、電磁装置に通電が行われるとプランジャが移動してクラッチに押圧力が付勢される。すると、クラッチとピニオンとが一体となって出力軸のヘリカルギヤに沿って軸回りに回転しながらリングギヤ側に向かって押出される。
このとき、ピニオンには、押圧力と回転力とが作用している。このため、リングギヤとピニオンとの噛合わせ位相がずれて互いの端面同士が当接した場合であっても、その後スムーズにリングギヤにピニオンを噛み込ませることができる。そして、リングギヤにピニオンが噛合されると、電動機の回転力が出力軸、クラッチ、およびピニオンを介してリングギヤに伝達され、リングギヤが回転することによりエンジンが始動する（例えば、特許文献１、特許文献２参照）

特開平１０−２７１７５９号公報 特開２００６−３０７６８０号公報

しかしながら、上述の従来技術にあっては、リングギヤにピニオンを確実に噛み込ませるという点では優れているが、ピニオンが回転しながら押出されるので、リングギヤとピニオンとの噛合わせ位相がずれると、リングギヤの端面とピニオンの端面との間に生じる摺動摩擦が大きくなり、摩耗が促進されてしまうという課題がある。
これに対し、例えばピニオンの端面にダンパを設けることも考えられるが、ダンパの寿命等を考慮すると恒久的な対策となり難い。

そこで、この発明は、上述した事情に鑑みてなされたものであって、リングギヤにピニオンを確実に噛み込ませることが可能で、かつピニオンの摩耗による寿命低下を抑制することができるスタータを提供するものである。

上記の課題を解決するために、請求項１に記載した発明は、通電により回転力を発生するモータ部と、前記モータ部の回転力を受けて回転する出力軸と、前記出力軸に、相対回転不能、かつ軸方向にスライド移動可能に設けられ、エンジンのリングギヤに噛合可能なピニオンを有するピニオン機構と、前記モータ部への通電、遮断を行うと共に、前記ピニオン機構に前記リングギヤ側に向かって押圧力を付勢する電磁装置とを備えたスタータであって、前記ピニオン機構は、前記押圧力を受けて前記出力軸に沿ってスライド移動するピニオンインナを有し、このピニオンインナに前記ピニオンがヘリカルスプライン嵌合され、前記ピニオンインナに対して前記ピニオンが軸方向に移動可能に設けられていることを特徴とする。

このように構成することで、ピニオンが軸回りに回転することなく、電磁装置によってリングギヤ側に向かって押出される。このとき、リングギヤとピニオンとの噛合わせ位相がずれて互いの端面同士が当接した場合、ピニオンインナのみリングギヤ側に向かって押出される。すると、ピニオンインナにヘリカルスプライン嵌合されているピニオンが回転し、リングギヤとピニオンとの噛合わせ位相が合う。
したがって、リングギヤにピニオンを確実に噛み込ませることができる。
また、リングギヤ側に向かってピニオンが軸回りに回転することなく押出されるので、リングギヤとピニオンとの噛合わせ位相がずれた際、リングギヤの端面とピニオンの端面との間に生じる摺動摩擦を小さくすることができる。このため、ピニオンの摩耗による寿命低下を抑制することができる。
さらに、従来のように、ピニオンを軸回りに回転させながら押出す必要がないので、ピニオンを押出す負荷を低減することができる。このため、ピニオン機構に押圧力を付勢する電磁装置の出力を小さく設定することができる。よって、電磁装置の小型化が可能になる。

請求項２に記載した発明は、前記ピニオンインナと前記ピニオンとの間に、このピニオンを前記リングギヤ側に向かって付勢する弾性部材が設けられていることを特徴とする。

このように構成することで、リングギヤとピニオンとの噛合わせ位相がずれて互いの端面同士が当接し、ピニオンインナのみリングギヤ側に向かって押出されたとき、弾性部材の付勢力によって、確実にピニオンをリングギヤ側に向かって押出すことができる。このため、より確実にリングギヤにピニオンを噛み込ませることが可能になる。

請求項３に記載した発明は、前記ピニオンインナに、クラッチ機構が一体的に設けられており、前記出力軸に、前記クラッチ機構がスプライン嵌合されていることを特徴とする。

このように構成することで、エンジンからの回転力をピニオン機構を介して出力軸に伝達されてしまうことを防止できる。また、簡素な構造で確実に、出力軸にクラッチ機構を相対回転不能、かつスライド移動可能に設けることができる。

請求項４に記載した発明は、前記電磁装置は、励磁コイルと、前記励磁コイルの通電に伴い、前記出力軸の軸方向に沿って移動するプランジャ機構と、前記プランジャ機構の軸方向への移動に伴って断続される接点機構とを有し、前記プランジャ機構が移動することによって、前記ピニオン機構に前記押圧力が付勢され、前記接点機構が接続されることによって前記モータ部に電流が供給されることを特徴とする。

このように構成することで、出力軸が回転するよりも先にプランジャ機構によってピニオンが押し出され、その後出力軸が回転し始める。このため、ピニオンが押出されるときから出力軸が回転している場合と比較して、リングギヤにピニオンが噛み込むときの衝撃を緩和することができる。このため、部品の延命化を図ることが可能になる。また、出力軸の駆動時間を短縮することができるので、スタータの省電力化を図ることが可能になる。

本発明によれば、リングギヤにピニオンを確実に噛み込ませることができる。また、リングギヤ側に向かってピニオンが軸回りに回転することなく押出されるので、リングギヤとピニオンとの噛合わせ位相がずれた際、リングギヤの端面とピニオンの端面との間に生じる摺動摩擦を小さくすることができる。このため、ピニオンの摩耗による寿命低下を抑制することができる。

本発明の実施形態におけるスタータの断面図である。 本発明の実施形態における電磁装置の動作説明図である。 本発明の実施形態におけるピニオン機構の概略断面であって、（ａ）〜（ｃ）はピニオン機構の挙動を示す。 本発明の実施形態におけるリングギヤ、およびピニオンの概略構成図であって、（ａ）〜（ｃ）はピニオンの挙動を示す。

（スタータ）
次に、この発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
図１は、スタータの断面図であって、中心線より上側に静止状態を示し、下側に通電状態を示している。
同図に示すように、スタータ１は、不図示のエンジンの始動に必要な回転力を発生するためのものであって、モータ部３と、モータ部３に連結されている出力軸４と、出力軸４上に摺動自在に設けられたクラッチ５、およびピニオン機構７０と、モータ部３に対する電源供給路を開閉するスイッチユニット７と、スイッチユニット７の可動接点板８、およびピニオン機構７０を軸方向に沿って移動させるための電磁装置９とを有している。

モータ部３は、ブラシ付直流モータ５１と、ブラシ付直流モータ５１の回転軸５２に連結され、この回転軸５２の回転力を出力軸４に伝達するための遊星歯車機構２とにより構成されている。
ブラシ付直流モータ５１は、略円筒状のヨーク５３と、ヨーク５３の径方向内側に配置され、ヨーク５３に対して回転自在に設けられているアーマチュア５４とを有している。
ヨーク５３の内周面には、複数（例えば、この実施形態では６つ）の永久磁石５７が周方向に磁極が順番となるように配設されている。

ヨーク５３の遊星歯車機構２とは反対側の一端には、ヨーク５３の開口部５３ａを閉塞するエンドプレート５５が設けられている。エンドプレート５５の径方向中央には、回転軸５２の一端を回転自在に支持するための滑り軸受け５６が設けられている。
アーマチュア５４は、回転軸５２と、回転軸５２の永久磁石５７に対応する位置に外嵌固定されているアーマチュアコア５８と、回転軸５２のアーマチュアコア５８よりも遊星歯車機構２側（図１における左側）に外嵌固定されているコンミテータ６１とにより構成されている。

アーマチュアコア５８は、放射状に形成された複数のティース（不図示）と、周方向に隣接する各ティース間に形成された複数のスロット（不図示）とを有している。周方向に所定間隔をあけた２つのスロット間には、コイル５９が例えば波巻により巻装されている。コイル５９の端末部は、コンミテータ６１に向かって引き出されている。

コンミテータ６１には、複数枚（例えば、この実施形態では２６枚）のセグメント６２が周方向に沿って、かつ互いに絶縁されるように所定間隔をあけた状態で配設されている。
各セグメント６２のアーマチュアコア５８側端には、折り返すように曲折形成されたライザ６３が設けられている。このライザ６３にアーマチュアコア５８に巻装されているコイル５９の端末部が接続されるようになっている。

ヨーク５３の他端には、有底筒状のトッププレート１２が設けられており、このトッププレート１２のアーマチュアコア５８側の内面に、遊星歯車機構２が配置されている。
遊星歯車機構２は、回転軸５２に外嵌固定されているサンギヤ１３と、サンギヤ１３に噛合され、サンギヤ１３を中心に公転する複数のプラネタリギヤ１４と、これらプラネタリギヤ１４の外周側に設けられた環状の内歯リングギヤ１５とにより構成されている。

複数のプラネタリギヤ１４は、キャリアプレート１６により連結されている。キャリアプレート１６には、各プラネタリギヤ１４に対応する位置に支持シャフト１６ａが立設されており、ここにプラネタリギヤ１４が回転自在に支持されている。また、キャリアプレート１６の径方向中央には、出力軸４の一端が接合されている。

内歯リングギヤ１５は、トッププレート１２の内周面に一体成形されている。トッププレート１２の底面には、径方向中央に滑り軸受け１２ａが設けられている。この滑り軸受け１２ａは、回転軸５２と同軸上に配置されている出力軸４の一端を回転自在に支持するためのものである。

また、トッププレート１２には、不図示のエンジンにスタータ１を固定するためのハウジング１７が接合されている。ハウジング１７は有底筒状に形成されており、開口部１７ａ側に、トッププレート１２が開口部１７ａを閉塞するように接合されている。
ハウジング１７の開口部１７ａ側外周面には、軸方向に沿うように雌ネジ部１７ｂが刻設されている。

一方、ブラシ付直流モータ５１のヨーク５３の一端側（図１における右端側）に配置されたエンドプレート５５には、雌ネジ部１７ｂに対応する位置にボルト孔５５ａが形成されている。このボルト孔５５ａにボルト９１を挿入し、雌ネジ部１７ｂにボルト９１を螺入することによって、モータ部３とハウジング１７とが一体化される。
さらに、ハウジング１７には、底部１７ｃの径方向中央に出力軸４の一端を回転自在に支持するための滑り軸受け１７ｄが設けられている。

出力軸４の一端には、回転軸５２の他端を挿入可能な凹部４ａが形成されている。この凹部４ａの内周面には、滑り軸受け４ｂが圧入されており、出力軸４と回転軸５２とが相対回転可能に連結されるようになっている。

また、出力軸４の軸方向略中央には、スプライン１９が形成されている。スプライン１９は、軸方向に沿って形成された複数の歯（不図示）が周方向に等間隔に配置されたものである。このスプライン１９に、クラッチ５がスプライン嵌合されている。
クラッチ５は、略円筒状のクラッチアウタ１８と、このクラッチアウタ１８と同心円上に形成されたクラッチインナ２２とを有している。そして、クラッチアウタ１８とクラッチインナ２２との間に生じるトルク差、および回転速度差が所定値以内の場合、互いに回転力を伝達する一方、トルク差、および回転速度差が所定値を越えた場合、回転力の伝達が遮断されるように構成されている。

クラッチアウタ１８のモータ部３側には、縮径形成されたスリーブ１８ａが一体成形されており、この内周面に、出力軸４のスプライン１９に噛合うスプライン１８ｂが形成されている。これにより、クラッチ５は、出力軸４に対して相対回転不能、かつ軸方向にスライド移動可能に設けられた状態になる。

出力軸４のスプライン１９よりも他端側（図１における左側）には、ストッパプレート２０が設けられている。ストッパプレート２０とクラッチアウタ１８のスリーブ１８ａとの間には、出力軸４を取り囲むように形成されたリターンスプリング２１が圧縮変形した状態で設けられている。これにより、クラッチアウタ１８は、常時モータ部３側へ向かって押し戻されるように付勢された状態になる。

ハウジング１７の内壁には、クラッチアウタ１８のモータ部３側への変位を規制するリング状のストッパ９４が設けられている。このストッパ９４は、樹脂やゴム等により形成され、クラッチアウタ１８が当接した際の衝撃を緩和できるようになっている。
クラッチ５のクラッチインナ２２の内径は、ストッパプレート２０との干渉が回避可能な大きさに設定される。このように形成されたクラッチインナ２２の先端に、ピニオン機構７０が一体的に設けられている。

（ピニオン機構）
ピニオン機構７０は、クラッチインナ２２の先端に一体成形された筒状のピニオンインナ７１を有している。ピニオンインナ７１の内周面には、軸方向両端側にそれぞれ出力軸４にピニオンインナ７１を摺動可能に支持するための滑り軸受け７２，７２が設けられている。

一方、ピニオンインナ７１の外周面には、クラッチ５とは反対側である先端側に、段差により縮径された縮径部７３が形成されている。この縮径部７３には、不図示のエンジンのリングギヤ２３に噛合可能なピニオン７４がヘリカルスプライン嵌合されている。すなわち、ピニオンインナ７１の縮径部７３の先端側に、ヘリカルスプライン７３ａが形成されている一方、ピニオン７４の内周面の先端側に、ヘリカルスプライン７３ａに噛合うヘリカルスプライン７４ａが形成されている。

また、ピニオン７４の内周面には、ヘリカルスプライン７４ａの後端側に、段差により拡径された拡径部７５が形成されており、ピニオンインナ７１とピニオン７４との間に収納部７６が形成されるようになっている。
収納部７６のクラッチ５側に形成されている開口部は、クラッチインナ２２の基端側によって閉塞された状態になっている。すなわち、ピニオンインナ７１に、ピニオン７４の先端側、および基端側が摺動可能に支持された状態になっている。これにより、ピニオンインナ７１に対して大きくがたつくことなく、ピニオン７４が軸回りに回転しながら軸方向に移動する。

収納部７６には、ピニオンインナ７１の外周面を取り囲むように形成されたコイルスプリング１１が収納されている。コイルスプリング１１は、収納部７６に収納された状態で、ピニオン７４の拡径部７５の段差面と、ピニオンインナ７１の段差面とにより圧縮変形されている。これによりピニオン７４は、ピニオンインナ７１に対してリングギヤ２３側に向かって付勢された状態になる。ここで、ピニオンインナ７１の外周面には、先端側にピニオン７４の抜けを規制する止め輪７７が設けられている。

（電磁装置）
ハウジング１７の内周面には、クラッチ５よりもモータ部３側に、電磁装置９を構成するヨーク２５が内嵌固定されている。ヨーク２５は有底筒状に形成されており、底部２５ａの径方向中央の大部分が大きく開口されている。また、ヨーク２５の底部２５ａとは反対側端には、円環状のプランジャホルダ２６が設けられている。
これらヨーク２５、およびプランジャホルダ２６によって径方向内側に形成される収納凹部２５ｂに、略円筒状に形成された励磁コイル２４が収納されている。励磁コイル２４は、スイッチユニット７に設けられたダイオード９２、およびコネクタ９３を介し、不図示のイグニションスイッチに電気的に接続されている。

励磁コイル２４の内周面と出力軸４の外周面との間の空隙には、プランジャ機構３７が励磁コイル２４に対して軸方向にスライド移動可能に設けられている。プランジャ機構３７は、磁性材で形成された略円筒状のスイッチプランジャ２７と、このスイッチプランジャ２７と出力軸４の外周面との間の空隙に配置され略円筒状のギヤプランジャ２８とを有している。これらスイッチプランジャ２７とギヤプランジャ２８は、互いに同心円上に設けられ、軸方向に相対移動可能に設けられている。

スイッチプランジャ２７のモータ部３側端には、外フランジ部２９が一体成形されている。この外フランジ部２９の外周部側には、連結ロッド３０が軸方向に沿って立設されている。この連結ロッド３０は、モータ部３のトッププレート１２を貫通している。連結ロッド３０のトッププレート１２から突出した端部には、ブラシ付直流モータ５１のコンミテータ６１に隣接配置されたスイッチユニット７の可動接点板８が連結されている。

可動接点板８は、連結ロッド３０に対して軸方向に沿ってスライド移動可能に取り付けられていると共に、コイルバネ３２によって浮動的に支持されている。そして、可動接点板８は、コンミテータ６１の周囲に設けられたブラシステー３３に固定されているスイッチユニット７の固定接点板３４に対し、近接離反可能になっている。

固定接点板３４は、連結ロッド３０を挟んでコンミテータ６１側である径方向内側に配置された第１固定接点板３４ａと、コンミテータ６１とは反対側である径方向外側に配置された第２固定接点板３４ｂとに分割構成されている。これら第１固定接点板３４ａ、および第２固定接点板３４ｂに、可動接点板８が跨るように当接するようになっている。可動接点板８が第１固定接点板３４ａ、および第２固定接点板３４ｂに当接することにより、両者３４ａ，３４ｂが導通される。

一方、ギヤプランジャ２８は樹脂で形成されたものであって、クラッチ５側の先端がクラッチアウタ１８のスリーブ１８ａに当接可能になっている。また、ギヤプランジャ２８のモータ部３側には、外周面にリング状の鉄心２８ａが装着されている。さらに、ギヤプランジャ２８のモータ部３側には、軸方向平面視略円環状の凹部２８ｂが形成されている。
この凹部２８ｂが形成されることにより、ギヤプランジャ２８の外周部に円筒部２８ｃが形成された状態になる。そして、円筒部２８ｃの外周面であって、かつモータ部３側に鉄心２８ａが装着された状態になる。

ここで、スイッチプランジャ２７の内周面には、ギヤプランジャ２８における円筒部２８ｃのモータ部３側端部に当接・離反するリング部材８１が一体成形されている。リング部材８１は、スイッチプランジャ２７がリングギヤ２３側へ向かって移動する際、ギヤプランジャ２８をリングギヤ２３側に向かって押圧するためのものである。
すなわち、ギヤプランジャ２８における円筒部２８ｃのモータ部３側端部は、スイッチプランジャ２７のリング部材８１に当接する当接部２８ｄとして機能している。

また、リターンスプリング２１により、クラッチ５のクラッチアウタ１８が常時モータ部３側へ向かって押し戻されるように付勢された状態になっているので、スリーブ１８ａを介してギヤプランジャ２８も常時モータ部３側へ向かって押し戻されるように付勢された状態になっている。そして、ギヤプランジャ２８の当接部２８ｄにスイッチプランジャ２７のリング部材８１が当接することにより、スイッチプランジャ２７は、通常、接点板８，３４間を開いた状態（図１における中心線よりも上側の状態）で静止している。

また、スイッチユニット７の固定接点板３４が固定されているブラシステー３３には、コンミテータ６１の周囲に４つのブラシ４１が進退可能に配置されている。
各ブラシ４１の基端側には、コイルスプリング４２が設けられている。このコイルスプリング４２によって、各ブラシ４１がコンミテータ６１側に向かって付勢され、各ブラシ４１の先端がコンミテータ６１のセグメント６２に摺接するようになっている。

４つのブラシ４１は、２つの陽極側ブラシと２つの陰極側ブラシとで構成され、このうち２つの陽極側ブラシが不図示のピグテールを介して固定接点板３４の第１固定接点板３４ａに接続されている。一方、固定接点板３４の第２固定接点板３４ｂには、ターミナルボルト４４を介して不図示のバッテリの陽極が電気的に接続される。

すなわち、固定接点板３４に可動接点板８が当接した際、ターミナルボルト４４、固定接点板３４、ピグテール（不図示）を介して４つのブラシ４１のうちの２つの陽極側ブラシに電圧が印加され、コイル５９に電流が供給されるようになっている。
ターミナルボルト４４は、これをスタータ１に取り付けるためのカバー４５を有している。カバー４５は、ヨーク５３、およびハウジング１７に挟持された状態で固定されている。

また、４つのブラシ４１のうち、２つの陰極側ブラシは、不図示のピグテールを介して後述のセンタープレート４３に接続されている。そして、このセンタープレート４３、ハウジング１７、および不図示の車体を介して、バッテリの陰極に４つのブラシ４１のうちの２つの陰極側ブラシが電気的に接続されるようになっている。

ブラシステー３３とトッププレート１２との間には、金属により形成されたリング状のセンタープレート４３が介設されており、遊星歯車機構２とブラシ付直流モータ５１との間を隔絶している。このセンタープレート４３の径方向略中央には、円筒部４３ａがコンミテータ６１側に向かって突設されている。

円筒部４３ａの内径は、回転軸５２の直径よりもやや大きく設定されており、円筒部４３ａと回転軸５２との間の微小間隙が形成されるようになっている。この円筒部４３ａの遊端は、コンミテータ６１の端面に形成された凹部６１ａに臨まされ、遊星歯車機構２のグリスがコンミテータ６１側へ漏洩することを防止している。

（スタータの動作）
次に、図１〜図４に基づいて、スタータ１の動作について説明する。
まず、電磁装置９の動作について説明する。
図２は、図１の要部拡大図であって、電磁装置の動作説明図である。
図１、図２における中心線の上側の状態に示すように、励磁コイル２４に電流を供給する前の静止状態にあっては、リターンスプリング２１に付勢されたクラッチアウタ１８が、ピニオン７４と一体化されているクラッチインナ２２、およびギヤプランジャ２８をモータ部３側へ一杯に移動している。そして、クラッチ５のクラッチアウタ１８がストッパ９４に当接した位置で停止しており、ピニオン７４とリングギヤ２３との結合が断たれている。

また、スイッチプランジャ２７は、クラッチアウタ１８にギヤプランジャ２８を介して押し戻され、モータ部３側（図１、図２における右側）へ一杯に移動している。そして、スイッチプランジャ２７の外フランジ部２９がトッププレート１２に当接した状態で停止している。さらに、外フランジ部２９に立設されている連結ロッド３０に設けられている可動接点板８は、固定接点板３４に対して離間している。

この状態からイグニションスイッチをオンすると、励磁コイル２４に電流が供給されて励磁される。すると、スイッチプランジャ２７、およびギヤプランジャ２８を磁束が通る磁路が形成され、これらスイッチプランジャ２７、およびギヤプランジャ２８がリングギヤ２３側（図１における左側）へ向かって移動する（図１、図２における中心線の下側参照）。

ここで、スイッチプランジャ２７がギヤプランジャ２８の鉄心２８ａよりもプランジャホルダ２６とのギャップ（軸方向クリアランス）が小さく、吸引力が大きいので、ギヤプランジャ２８に先行してスイッチプランジャ２７が移動しようとする。このとき、スイッチプランジャ２７の内周面にリング部材８１が一体成形されていることから、このリング部材８１がギヤプランジャ２８の当接部２８ｄを押圧し、スイッチプランジャ２７、およびギヤプランジャ２８が一体となってリングギヤ２３側へ向かって移動する（図２における２点鎖線参照）。

スイッチプランジャ２７が移動することにより、可動接点板８が固定接点板３４に接触する。このとき、可動接点板８が連結ロッド３０に対して軸方向変位可能に浮動支持されているので、コイルばね３２の押圧力が両接点板８，３４間に加わることになる。
固定接点板３４に可動接点板８が接触すると、４つのブラシ４１のうちの２つの陽極側ブラシにバッテリの電圧が印加され、コンミテータ６１のセグメント６２を介してコイル５９が通電される。

すると、アーマチュアコア５８に磁界が発生し、この磁界とヨーク５３に設けられている永久磁石５７との間で磁気的な吸引力や反発力が生じる。これにより、アーマチュア５４が継続的に回転する。アーマチュア５４が回転することにより、このアーマチュア５４の回転軸５２の回転力が遊星歯車機構２を介して出力軸４に伝達され、出力軸４が回転する。

一方、スイッチプランジャ２７がリングギヤ２３側へ向かって移動すると共に、スイッチプランジャ２７が移動した分、ギヤプランジャ２８が移動する。ここで、スイッチプランジャ２７がリングギヤ２３側へ向かって移動した状態において、スイッチプランジャ２７とプランジャホルダ２６との間に間隙が生じるようになっている。
この間隙から励磁コイル２４の磁束が漏れ（漏れ磁束）、この漏れ磁束によりギヤプランジャ２８の鉄心２８ａが吸引され、ギヤプランジャ２８にリングギヤ２３側へ向かう力が作用する。

このため、スイッチプランジャ２７からギヤプランジャ２８が離反し、ギヤプランジャ２８がさらにリングギヤ２３側に向かって移動する。そして、ギヤプランジャ２８がクラッチアウタ１８をリングギヤ２３側に向かって押圧する（図２における矢印Ｙ１参照）。そして、クラッチアウタ１８が押出されると、これと一体化されているピニオン機構７０がリングギヤ２３側へと押出される。

続いて、図３、図４に基づいてピニオン機構７０の動作について説明する。
図３（ａ）〜図３（ｃ）は、ピニオン機構の挙動説明図、図４は、リングギヤ、およびピニオンの歯当たりの状態を示す説明図であって、（ａ）〜（ｃ）は図３（ａ）〜図３（ｃ）に対応している。

図３（ａ）、図４（ａ）に示すように、出力軸４にクラッチアウタ１８がスプライン嵌合されているので、電磁装置９に通電が行われると、クラッチアウタ１８は出力軸４に対して相対回転することなく押出される。また、ピニオン機構７０も出力軸４に対して相対回転することなく押出される（矢印Ｙ１０参照）。
このとき、ピニオン７４とリングギヤ２３との噛合わせ位相がずれていると、ピニオン７４の歯部７４ｂとリングギヤ２３の歯部２３ａとが歯当たりして噛合わない。

図３（ｂ）、図４（ｂ）に示すように、ピニオン７４は、ピニオンインナ７１にヘリカルスプライン嵌合されているので、ピニオン７４の歯部７４ｂとリングギヤ２３の歯部２３ａとが歯当たりした状態のままクラッチアウタ１８が押出されると、これと一体成形されているピニオンインナ７１だけがさらに押出される（矢印Ｙ１１参照）。

このとき、ピニオン７４は、この内周面、およびピニオンインナ７１の縮径部７３に形成されているヘリカルスプライン７４ａ，７３ａの捩れ角に応じて軸回りに回転する（矢印Ｙ１２参照）。
また、ピニオンインナ７１だけが押出されることにより、ピニオンインナ７１とピニオン７４との間に設けられているコイルスプリング１１が圧縮変形する。

図３（ｃ）、図４（ｃ）に示すように、このような状態でピニオン７４が軸回りに回転し続け、このピニオン７４とリングギヤ２３との噛合わせ位相が合うと、コイルスプリング１１の押圧力が作用してリングギヤ２３にピニオン７４が噛み込む。すなわち、コイルスプリング１１は、ピニオン７４のリングギヤ２３に対する歯当たりの衝撃を吸収しつつ、ピニオン７４にリングギヤ２３側に向かう付勢力を付与する。

また、リングギヤ２３にピニオン７４が噛み込む際、ピニオン７４は、ヘリカルスプライン７４ａ，７３ａの捩れ角に応じて軸回りに回転しながらリングギヤ２３に向かって飛び込む（矢印Ｙ１３参照）。このため、リングギヤ２３に対するピニオン７４の噛み込み動作がスムーズに行われる。
また、ピニオン７４の噛合い位置では、ストッパプレート２０にクラッチアウタ１８が当接した状態になる。そして、このような状態で出力軸４の回転力がクラッチ５、およびピニオン機構７０を介してリングギヤ２３に伝達され、不図示のエンジンが始動する。

エンジンが始動し、ピニオン７４の回転速度が出力軸４の回転速度を上回ると、クラッチ５が作用してピニオン７４が空転する。また、エンジンが始動に伴って励磁コイル２４への通電を停止する。すると、クラッチアウタ１８に対するリターンスプリング２１の付勢力により、ピニオン７４がリングギヤ２３から離脱すると共に、可動接点板８が固定接点板３４から離間してブラシ付直流モータ５１が停止する。

（効果）
したがって、上述の実施形態によれば、出力軸４にクラッチアウタ１８をスプライン嵌合させることにより、クラッチアウタ１８と一体化されているピニオン機構７０を出力軸４に対して相対回転させることなく押出すことができる。このため、簡素な構造としつつ、リングギヤ２３とピニオン７４との噛合わせ位相がずれた際、リングギヤ２３の歯部２３ａとピニオン７４の歯部７４ｂとの間に生じる摺動摩擦を小さくすることができる。よって、スタータ１の製造コストの低減化を図りつつ、ピニオン７４の摩耗による寿命低下を抑制することができる。

また、従来のように、電磁装置９によってピニオン７４を押出す際、このピニオン７４を軸回りに回転させながら押出す必要がないので、ピニオン７４を押出す負荷を低減することができる。このため、プランジャ機構３７を吸引するために必要な磁力を小さく設定することができ、この分電磁装置９の小型化を図ることが可能になる。

さらに、ピニオン機構７０を、クラッチアウタ１８と一体成形されているクラッチインナ２２と、このクラッチインナ２２にヘリカルスプライン嵌合されているピニオン７４と、これらクラッチインナ２２とピニオン７４との間に設けられたコイルスプリング１１とにより構成することで、リングギヤ２３とピニオン７４とが歯当たりした際、ピニオン７４を軸回りに回転させて噛合わせ位相を合わせることができる。
これに加え、リングギヤ２３に回転させながらピニオン７４を飛び込ませることができる。また、コイルスプリング１１の復元力を利用して確実にピニオン７４をリングギヤ２３側に向かって押出すことができる。
このため、リングギヤ２３に対するピニオン７４の噛み込み動作をスムーズに行うことが可能になり、リングギヤ２３にピニオン７４を確実に噛み込ませることができる。

そして、クラッチ５のクラッチインナ２２と、ピニオン機構７０ピニオンインナ７１とを一体成形することにより、出力軸４とピニオン機構７０とをクラッチ５を介して連結することができる。このため、エンジンが始動し、ピニオン７４の回転速度が出力軸４の回転速度を上回ると、クラッチ５が作用してピニオン７４を空転させることができる。すなわち、エンジンからの回転力をピニオン機構７０を介して出力軸４に伝達されてしまうことを防止できる。

また、電磁装置９を、励磁コイル２４と、プランジャ機構３７と、スイッチユニット７とを備えた構成とし、プランジャ機構３７のスイッチプランジャ２７が移動することによってモータ部３に電流が供給される一方、プランジャ機構３７のギヤプランジャ２８が移動することによってピニオン機構７０が押出されるようになっている。
このため、出力軸４が回転するよりも先にプランジャ機構３７によってピニオン機構７０を押し出し、その後に出力軸４を回転させることができる。この結果、ピニオン機構７０が押出されるときから出力軸４が回転している場合と比較して、リングギヤ２３にピニオン７４が噛み込むときの衝撃を緩和することができる。よって、ピニオン７４等の部品の延命化を図ることが可能になると共に、出力軸４の駆動時間を短縮することができるので、スタータ１の省電力化を図ることが可能になる。

なお、本発明は上述の実施形態に限られるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において、上述の実施形態に種々の変更を加えたものを含む。
例えば、上述の実施形態では、出力軸４にスプライン１９を形成してクラッチ５をスプライン嵌合することにより、このクラッチ５を出力軸４に対して相対回転不能、かつ軸方向にスライド移動可能としている場合について説明した。しかしながら、これに限られるものではなく、出力軸４に対してクラッチ５が相対回転不能、かつ軸方向にスライド移動可能に設けられていればよい。例えば、出力軸４にキーを設ける一方、クラッチ５にキーをスライド移動可能に受け入れるキー溝を形成した構成としてもよい。

また、上述の実施形態では、電磁装置９を、励磁コイル２４と、プランジャ機構３７と、スイッチユニット７とを備えた構成とし、プランジャ機構３７を、出力軸４と同軸上に配置した場合について説明した。しかしながら、これに限られるものではなく、ピニオン機構７０を進退動作させることができる構成を含むスタータであれば、本実施形態のピニオン機構７０を適用することが可能である。

１ スタータ
３ モータ部
４ 出力軸
５ クラッチ（クラッチ機構）
７ スイッチユニット（接点機構）
８ 可動接点板
９ 電磁装置
１１ コイルスプリング（弾性部材）
１８ クラッチアウタ
１９ スプライン
２２ クラッチインナ
２３ リングギヤ
２４ 励磁コイル
２７ スイッチプランジャ
２８ ギヤプランジャ
３４ 固定接点板
３７ プランジャ機構
７０ ピニオン機構
７１ ピニオンインナ
７３ａ，７４ａ ヘリカルスプライン
７４ ピニオン

Claims (4)

1. 通電により回転力を発生するモータ部と、
   前記モータ部の回転力を受けて回転する出力軸と、
   前記出力軸に、相対回転不能、かつ軸方向にスライド移動可能に設けられ、エンジンのリングギヤに噛合可能なピニオンを有するピニオン機構と、
   前記モータ部への通電、遮断を行うと共に、前記ピニオン機構に前記リングギヤ側に向かって押圧力を付勢する電磁装置とを備えたスタータであって、
   前記ピニオン機構は、前記押圧力を受けて前記出力軸に沿ってスライド移動するピニオンインナを有し、
   このピニオンインナに前記ピニオンがヘリカルスプライン嵌合され、前記ピニオンインナに対して前記ピニオンが軸方向に移動可能に設けられていることを特徴とするスタータ。
2. 前記ピニオンインナと前記ピニオンとの間に、このピニオンを前記リングギヤ側に向かって付勢する弾性部材が設けられていることを特徴とする請求項１に記載のスタータ。
3. 前記ピニオンインナに、クラッチ機構が一体的に設けられており、
   前記出力軸に、前記クラッチ機構がスプライン嵌合されていることを特徴とする請求項１または請求項２に記載のスタータ。
4. 前記電磁装置は、
   励磁コイルと、
   前記励磁コイルの通電に伴い、前記出力軸の軸方向に沿って移動するプランジャ機構と、
   前記プランジャ機構の軸方向への移動に伴って断続される接点機構とを有し、
   前記プランジャ機構が移動することによって、前記ピニオン機構に前記押圧力が付勢され、前記接点機構が接続されることによって前記モータ部に電流が供給されることを特徴とする請求項１〜請求項３の何れかに記載のスタータ。

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